[發明專利]正極活性材料以及包括其的正極和鋰離子二次電池

無效

• 申請號: 201310047397.5
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103337617A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 李美善;金世元;尹弼相;李斗均;李昰淵;趙偗任;趙允珠;曹海印;崔信政
• 申請（專利權）人: 三星精密化學株式會社
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 王占杰;劉燦強

技術領域

實施例涉及一種用于鋰離子二次電池的正極活性材料和一種包括所述正極活性材料的鋰離子二次電池，更具體地講，涉及一種用于鋰離子二次電池的包括層狀結構的鋰金屬氧化物與從由尖晶石結構的鋰金屬氧化物和橄欖石結構的鋰金屬氧化物組成的組中選擇的一種或多種的正極活性材料以及一種包括所述正極活性材料的鋰離子二次電池。

背景技術

近來，隨著對諸如移動電話、筆記本電腦和個人數字助理(PDA)的便攜式電子裝置的小型化和重量輕的需求，作為這些電子裝置的電源的鋰(Li)離子二次電池的特性(例如，高容量、長壽命和高安全性)需要改進。另外，在汽車電氣化方面的關注已經增加，并且作為電動車輛的電源的鋰離子二次電池已經作為有力的替代方案而出現。

當前，在鋰離子二次電池中在工業上使用最多的正極活性材料是層狀結構的LiCoO₂。因為壽命特性優異且制造容易，所以層狀結構的LiCoO₂具有高市場份額。然而，作為過渡金屬的原料使用的鈷(Co)的高價格可作為導致二次電池價格增加的原因。

近來，隨著鋰離子二次電池的應用范圍從小型電子裝置擴展到電動車輛和功率儲存，層狀結構的LiCoO₂逐漸被具有低鈷含量和高容量的基于Li(NiCoMn)O₂(NCM)的材料替代。

與層狀結構的正極活性材料的結構相比，尖晶石結構的正極活性材料和橄欖石結構的正極活性材料可具有相對穩定的結構。然而，尖晶石結構的正極活性材料和橄欖石結構的正極活性材料的容量會比基于NCM的材料的容量低。

發明內容

本發明的一方面提供了一種通過使用高容量的正極活性材料即xLiMO₂·(1-x)Li₂MnO₃鋰金屬氧化物以及高穩定性的正極活性材料即橄欖石結構的鋰金屬氧化物和/或尖晶石結構的鋰金屬氧化物而具有改善的穩定性的正極活性材料以及一種包括所述正極活性材料的鋰離子二次電池。

根據至少一個實施例，一種用于鋰離子二次電池的正極活性材料包括：由下面的化學式(1)表示的層狀結構的鋰金屬氧化物；以及從由尖晶石結構的鋰金屬氧化物和橄欖石結構的鋰金屬氧化物組成的組中選擇的至少一種。

xLiMO₂·(1-x)Li₂MnO₃????(1)

其中，M是從由鎳(Ni)、鈷(Co)和錳(Mn)組成的組中選擇的一種或多種，且0＜x＜1。

所述尖晶石結構的鋰金屬氧化物可以是LiMn₂O₄。

所述橄欖石結構的鋰金屬氧化物可以是從由LiFePO₄、LiMnPO₄和LiFe_xMn_(1-x)PO₄(0＜x＜1)組成的組中選擇的一種或多種。

所述尖晶石結構的鋰金屬氧化物和所述橄欖石結構的鋰金屬氧化物的總含量可以在總的正極活性材料的10wt％至30wt％的范圍內。

根據另一實施例，一種正極包括本公開的正極活性材料。

根據另一實施例，一種鋰離子二次電池包括正極、電解質和負極，所述正極包括本公開的正極活性材料。

附圖說明

包括附圖以提供對本公開的進一步理解，附圖并入到本說明書中，并構成本說明書的一部分。附圖對本公開的示例性實施例進行舉例說明，并與描述一起用于解釋本公開的原理。在附圖中：

圖1是本公開的鋰金屬氧化物的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。

具體實施方式

于2012年3月22日在韓國知識產權局提交的且名稱為“Positive?Electrode?Active?Material?for?Lithium?Ion?Secondary?Battery?and?Lithium?Ion?Secondary?Battery?Including?the?Same”的第10-2012-0029508號韓國專利申請通過引用被全部包含于此。

實施例涉及一種用于鋰離子二次電池的正極活性材料，所述正極活性材料包括由下面的化學式1表示的層狀結構的鋰金屬氧化物以及從由尖晶石結構的鋰金屬氧化物和橄欖石結構的鋰金屬氧化物組成的組中選擇的至少一種。

xLiMO₂·(1-x)Li₂MnO₃????(1)